2011年，一款高度集成、可廣泛應用于常規車床和銑床的驅動器SinamicsS120Combi投放市場。該驅動器集成了電源模塊、一個用于驅動主軸電機的電機模塊、兩到三個用于驅動進給電機的電機模塊（后者的功率相對較低）。驅動器有六種型號可選，但其應用幾乎可覆蓋一半單軸數控機床的應用。集成式驅動器的開發背景在生產的數控車床和銑床中，幾乎有一半的主軸功率在14kW以下。
　　
　　簡單的數控車床通常只配備兩根幾何軸（X軸和Z軸）和一根主軸，因此三個電機模塊就可以驅動整臺車床。在一些簡單車床上有時也會配備一把動力刀具，極個別情況下還會配備伺服刀塔或尾架。總之，在常規車床上六個電機模塊足夠。
　　
　　簡單的銑床通常配備三根幾何軸（X軸、Y軸和Z軸）和一根主軸，因此四個電機模塊就可以驅動整臺銑床。銑床上有時也會配備另外兩根幾何軸（A軸和C軸），這種情況下六個電機模塊就可以滿足使用。
　　
　　對于常規數控機床而言，將電源模塊和三到四個電機模塊集成為一個單元，是*的驅動方案。該單元還具有擴展性，可以驅動附加的一到兩根幾何軸（圖1）。
　　
　　對于zui終用戶而言，這種集成式驅動器到底有什么優勢呢?
　　
　　集成式驅動器的優勢
　　
　　相對于由獨立的電源模塊和電機模塊構成的模塊式驅動器，這種針對常規機床結構定制的集成式驅動器更具優勢。
　　
　　西門子在開發SinamicsS120Combi驅動器時，免去了模塊間的接口，優化了驅動器的結構。對于OEM而言，這意味著安裝更簡單同時不再使用直流母線連接，因此OEM投入控制柜設計的時間得以縮短。
　　
　　接口的消失同時還提高了驅動器的耐用性。SinamicsS120Combi集成式驅動器不是簡單地將書本型SinamicsS120“打包”在一起，而是在同一塊與安裝面平行的電路板上以*的方式布置所有組件，這些組件可以驅動所有軸。因此，和狹長的模塊式組件相比，集成式驅動器中的功率半導體和散熱器之間的接觸更加緊密。將穿墻式散熱器安裝在控制柜外部時（即所謂的外部冷卻），內部損耗可降至zui低，從而無須對控制柜采取額外的內部冷卻措施，這種方式可節約成本。
　　
　　在SinamicsS120Combi驅動器上，內部損耗占總損耗的15%到19%，而在50毫米寬的書本型S120組件上，內部損耗大約占50%。除了功率半導體和散熱器之間的接觸更佳外，驅動器的高度和寬度之比幾乎和散熱器的相同，這種尺寸也使散熱效果更佳。
　　
　　選擇適宜的電源電壓，降低損耗
　　
　　除了內部損耗更低外，SinamicsS120Combi的電源模塊采用了經過改良的“智能式”控制，因此驅動器的總功秏也有所降低，尤其是在非滿載模式下。和書本型驅動器一樣，SinamicsS120Combi也是針對電源電壓3AC380V–480V設計的。和3AC200V設備相比，它zui多可降低20%的損耗。在zui主要的機床使用國中（圖2），基本上以3AC380V–480V的電網為主。
　　
　　直流母線電壓越高，電機上的端電壓也越高，因此可進一步降低電機的損耗。和SinamicsS120配套使用的西門子電機可以在所有低于3AC480V的電源電壓上運行。
　　
　　原先3AC200V設備的變壓器不再需要，因此進一步降低了損耗。此外，和書本型設備一樣，SinamicsS120Combi也可以將再生電能反饋回電網。
　　
　　控制柜中占地少、安裝簡單
　　
　　在結構緊湊的機床上，如何節約控制柜中的空間尤其重要。除了改進設備尺寸外（高x寬x深：380毫米[1]x260毫米x304毫米）外，如何盡量節約接線空間也是關鍵。鑒于該因素，SinamicsS120Combi的功率連接器位于設備正面底部的開孔中，這樣功率電纜除了需要保持80mm的通風間距外，在高度上不再有間距要求。另外，由于連接器更易操作，接線也更加方便。設備內甚至還集成有EMC屏蔽端子，免去了外部屏蔽（圖3）。
　　
　　SinamicsS120Combi針對外部冷卻方式進行了改良，但是在必要時它也可以整個安裝在控制柜內部，使用配套的安裝框架即可安裝。外部冷卻的優點是控制柜內只殘留15%到19%的損耗熱量，大部分熱量散發到控制柜外部。因此控制柜冷卻裝置的功率可大大降低，通常一個簡單的換熱器足夠，而不再需要空調裝置（圖4）。
　　

　　僅86毫米高的風扇模塊位于設備頂部。和加固板組合使用可為OEM提供全套的外部冷卻方案，OEM無需再設計更多固定板。
　　
　　面向條件惡劣車間的設計
　　
　　SinamicsS120Combi是針對惡劣的生產環境開發的。散熱片之間的間距更寬，可以防止受到灰塵、冷卻劑和潤滑劑的污染。風扇位于設備頂部，因此不再會附著凝結在散熱片上的潤滑劑。風扇出風量可達290m3/h，大大高于實際要求的160m3/h。這種大風量風扇一方面可吹去散熱片上的異物，另一方面也可以更有效地降低設備頂部和頂部之間的溫差，從而延長設備壽命。風扇是針對高溫環境設計的，即使在70°C的高溫下壽命仍可達35000個小時。風扇防護等級為IP54，電子元器件為硬質澆注料。軸承采用Nirosta滾珠軸承，即使在充滿潤滑劑油霧的環境下也能可靠工作。風扇功能由驅動器監控，在風扇失靈時驅動器會發出預警提示用戶，此時用戶仍能繼續加工。
　　
　　除了風扇外，整臺SinamicsS120Combi設備也是為高溫環境設計的。因此，在控制柜內溫度達到55°C時，設備仍可運行。在溫度達到45°C時甚至不會出現降容。內部風扇同樣受到監控，防止設備內部出現熱源，避免電解電容器提前變干。
　　
　　SinamicsS120Combi的所有電路板都噴有保護漆，確保設備在高濕環境和有害氣體環境下仍堅固耐用。
　　
　　在惡劣電網中仍能運行
　　
　　除了環境條件外，在一些主要的機床使用國家中（比如：中國和印度），電網質量也很關鍵。印度采用的是3AC415VTT電網，即不設保護地的電網，*保護是通過剩余電流保護開關實現的。針對此條件，SinamicsS120Combi具有低放電電流的設計。同時在此類環境下，電源濾波器可能會降低生產效率，因此SinamicsS120Combi的設計還應該適應沒有濾波器的運行。此外，印度還經常停電（一天停電10次屬于正?，F象）、單相電壓驟降或三相電壓驟降，而能否迅速恢復電源對于整流IGBT的自振蕩二極管非常關鍵。因此SinamicsS120Combi上采用了非常堅固耐用的自振蕩二極管。另外，電源模塊的控制經過優化，只有出現危急硬件的故障時，電源模塊才會關閉。因此，設備可在兩相電源上短暫運行，而不會立即關閉。
　　
　　在亞洲，電網電壓的劇烈波動通常是用穩壓器（ServoVoltageStabilizer，SVS）來穩定的。穩壓器實際上是一臺馬達式自耦變壓器，可以用±100V調節一天內的電壓差。在SinamicsS120Combi設計之初，就考慮了和該設備的組合。其功能也在印度的穩壓器上得到實際驗證。
　　
　　集成設計，但不失靈活性
　　
　　在一些常規標準車床和銑床上，有時需要不止兩個電機模塊。因此，SinamicsS120Combi上保留了久經驗證的直流母線連接，可以備連接zui多兩個S120書本型緊湊電機模塊。因此，SinamicsS120Combi集成式驅動器也繼承了模塊式書本型S120的部分靈活性。
　　
　　連接S120書本型緊湊電機模塊時，該模塊整個安裝在控制柜內部，即使S120Combi的散熱器安裝在控制柜外部。在小型電機模塊上，損耗功率的影響非常小。
　　
　　六種型號供貨
　　
　　SinamicsS120Combi基本配置可驅動三根到四根進給軸，有六種型號供貨（下表）。
　　　　所有型號的尺寸相同[1,2]。
　　
　　西門子提供18A以下的緊湊書本型S120擴展模塊。額定整流功率為16kW或20kW，可為擴展模塊提供足夠裕量。
　　
　　SinamicsS120Combi可與Sinumerik828D和840DslBASIC數控系統配合應用。

　　（文章來源：弗戈工業在線）